Verfahren zum Bestimmen einer Heißstartsituation bei einer Brennkraftmaschine
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen einer Heißstartsituation bei einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs . Die Erfindung betrifft ebenfalls ein entsprechendes Steuergerät für eine Brennkraftmaschine, ein entsprechendes Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln und ein entsprechendes Computerprogrammprodukt mit Programmcode- Mitteln.
Stand der Technik
Generell wird dann von einer Heißstartsituation gesprochen, wenn z.B. nach einer kurzen Betriebspause der erneute Start bei einer dann noch heißen Brennkraftmaschine erfolgt. Bei ruhender heißer Maschine bilden sich Kraftstoffdampfblasen in den Kraftstoffleitungen sowie auch im Einspritzventil selbst . Bei einem nachfolgenden Startvorgang behindern diese Kraftstoffdampfblasen dann die reguläre Kraftstoffzumessung. Deshalb wird unter Heißstartbedingungen ein verlängertes Einspritzsignal ausgegeben, damit auch beim Auftreten von Kraftstoffdampfblasen eine gewisse Mindestmenge an Kraftstoff dem Verbrennungsprozeß zur Verfügung gestellt werden kann. Dabei stellt sich zwangsläufig die Frage, wann eine Heißstartsituation vorliegt.
Die DE 40 39 598 AI offenbart ein Heißstartverfahren und eine Heißstartvorrichtung für eine Brennkraftmaschine. Eine Heißstartsituation wird bei der dort angegebenen Lehre dann angenommen, wenn sowohl die Motortemperatur als auch die
Ansauglufttemperatur bestimmte Schwellwerte übersteigen und darüber hinaus die betragsmäßige Differenz zwischen der Ansauglufttemperatur zu einem früheren Zeitpunkt und der Ansauglufttemperatur bei einem neuen Start oberhalb einer wählbaren Schwelle liegen.
Die DE 44 35 419 AI offenbart ein Steuersystem für die Kraftstoffzumessung einer Brennkraftmaschine. Hierbei wird eine Heißstartsituation angenommen und ein entsprechendes Heißstart-Bit gesetzt, wenn die
Brennkraftmaschinentemperatur einen ersten Schwellwert überschreitet und ergänzend ein Anstieg der Ansauglufttemperatur um einen bestimmten Betrag seit einer letzten Messung stattgefunden hat. Dabei kann der letzte Wert derjenige sein, der zum Zeitpunkt des Abstellens der Brennkraftmaschine herrschte und der neue Wert kann zum Zeitpunkt des Einschaltens der Zündung oder des Anlassers gewonnen werden. Das Heißstart-Bit bleibt solange gesetzt, bis die Brennkraftmaschinentemperatur einen zweiten Schwellwert unterschreitet oder bis eine vorbestimmte
Gesamtluftmasse das Ansaugrohr durchströmt hat . Die zuletzt genannte Gesamtluftmasse wird hierbei mittels einer Integration des Signals eines Luftmassensensors im Ansaugrohr bestimmt .
Insbesondere bei modernen Kraftstoffeinspritzsystemen, die mit einer Hochdruckkraftstoffeinspritzung arbeiten erhitzen sich einige Komponenten, wie beispielsweise die Hochdruckpumpe, wesentlich langsamer als das Kühlmittel der Brennkraftmaschine .. Dadurch ist es möglich, dass nach dem
Abstellen der Brennkraftmaschine die Kühlmitteltemperatur im Vergleich zur Abstelltemperatur schon wieder gefallen ist bzw. fällt, während die Temperatur der Hochdruckpumpe und anderer Komponenten immer noch hoch ist bzw. sogar weiter steigt .
Aufgabe der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Bestimmen einer Heißstartsituation bei einer
Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs sowie ein Steuerelement gegenüber dem Stand der Technik zu verbessern. Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Ansprüchen gekennzeichneten Merkmale gelöst. Vorteilhafte und zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen der
Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet .
Vorteile der Erfindung
Ein Verfahren zum Bestimmen einer HeißstartSituation bei einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs ist gegenüber dem Stand der Technik dadurch weitergebildet, dass eine Heißstartsituation wenigstens anhand eines Gradienten und/oder eines Temperaturhubes eines Temperaturverlaufs einer Motortemperatur erkannt wird. Durch die Auswertung des Temperaturverlaufs kann in besonders vorteilhafter Weise ein weiterer Temperaturverlauf der Brennkraftmaschine diagnostiziert werden. Vorteilhaft wird die Erkennung einer Heißstartsituation anhand des Temperaturverlaufs zwischen einem Abstellen und einem erneuten Start der
Brennkraftmaschine durchgeführt. Hierbei sieht die vorteilhafte Weiterbildung vor, dass die Erkennung während eines Steuergeräte-Nachlaufs nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine erfolgt. Durch diese Weiterbildung kann auf besonders zuverlässige und technisch einfache Weise ein
Temperaturverlauf der Brennkraftmaschine erfasst werden. Die Dauer des Steuergeräte-Nachlaufs ist dabei so zu bemessen, dass der Temperaturverlauf hinreichend lange genug analysiert werden kann. Vorteilhaft wird die Motortemperatur anhand einer Kühlmitteltemperatur und/oder einer
Ansauglufttemperatur und/oder einer Temperatur eines Temperatursensors im Motorraum des Kraftfahrzeugs bestimmt . Insbesondere die Auswertung der Kühlmitteltemperatur, also in der Regel der Kühlwassertemperatur, ist besonders vorteilhaft, weil die Temperatur durch einen im
Kühlmittelkreislauf des Kraftfahrzeugs ohnehin vorhandenen Temperatursensor erfasst werden kann und somit auf einen zusätzlichen Temperatursensor verzichtet werden kann.
Eine Weiterbildung sieht vor, dass als weitere Kriterien für eine Heißstartsituation wenigstens die Motortemperatur und/oder eine Ansauglufttemperatur größer als eine applizierbare Schelle sein müssen. Durch dieses zusätzliche Kriterium wird die Zuverlässigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens noch einmal deutlich verbessert. Es ist ebenfalls vorgesehen, dass zur Erkennung einer Heißstartsituation der Gradient und/oder der Temperaturhub des Temperaturverlaufs der Motortemperatur größer als eine applizierbare Schwelle sein müssen. Durch die Nutzung von applizierbaren Schwellwerten kann das erfindungsgemäße Verfahren in besonders vorteilhafter Weise an verschiede
Kraftfahrzeugtypen mit unterschiedlichen Brennkraftmaschinen angepasst werden. Es kann sowohl an Diesel- als auch an Benzinbrennkraftmaschinen adaptiert werden.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung sieht vor, die applizierbaren Schwellen derart zu dimensionieren, dass eine erhöhte Temperatur einer im Brennraum angeordneten Kraftstoffhochdruckpumpe erkannt wird. Diese Ausgestaltung ist bei modernen Brennkraftmaschinen mit
Hochdruckkraftstoffeinspritzung von besonderem Vorteil. Hierbei sei insbesondere eine Brennkraftmaschine mit Benzindirekteinspritzung erwähnt, die im Ausführungsbeispiel der Erfindung dargelegt ist.
Eine weitere Weiterbildung sieht vor, gleichzeitig ein unabhängiges Verfahren zum Bestimmen einer Heißstartsituation durchzuführen und dann auf eine Heißstartsituation zu erkennen, wenn eines der beiden Verfahren eine Heißstartsituation erkennt. Hierbei kann vorteilhafterweise eine Differenz aus Ansauglufttemperatur beim Abstellen und beim Starten der Brennkraftmaschine und eine Motortemperaturschwelle als Kriterium verwendet werden. Ein solches parallel ausgeführtes Verfahren kann beispielsweise anhand der zuvor genannten DE 44 35 419 AI durchgeführt werden.
Eine weitere bevorzugte Weiterbildung besteht darin, dass der Temperaturhub die Differenz aus maximaler Temperatur während des Steuergeräte-Nachlaufs und einer
Abstelltemperatur der Brennkraftmaschine ist und dass der Gradient anhand des Temperaturverlaufs während des Steuergeräte-Nachlaufs gebildet wird. Aus diese Weise können die auswertungsrelevanten Kriterien für die Heißstarterkennung während des Steuergeräte-Nachlaufs bestimmt werden.
Von besonderer Bedeutung ist die Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens in der Form eines Steuergerätes für eine Brennkraftmaschine, insbesondere eines
Kraftfahrzeugs . Hierbei sind Mittel zur Durchführung der Schritte des zuvor beschriebenen Verfahrens vorgesehen.
Von besonderer Bedeutung sind weiterhin die Realisierungen in Form eines Computerprogramms mit Programmcode-Mitteln und
in Form eines Computerprogrammprodukts mit Programmcode- Mitteln. Das erfindungsgemäße Computerprogramm weist Programmcode-Mittel auf, um alle Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer, insbesondere einem Steuergerät für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs, ausgeführt wird. In diesem Fall wird also die Erfindung durch ein in dem Steuergerät abgespeichertes Programm realisiert, so dass dieses mit dem Programm versehene Steuergerät in gleicher Weise die Erfindung darstellt wie das Verfahren, zu dessen Ausführung das Programm geeignet ist . Das erfindungsgemäße Computerprogrammprodukt weist Programmcode-Mittel auf, die auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind, um das erfindungsgemäße Verfahren durchzuführen, wenn das Programmprodukt auf einem Computer, insbesondere einem
Steuergerät für eine Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs ausgeführt wird. In diesem Fall wird also die Erfindung durch einen Datenträger realisiert, so dass das erfindungsgemäße Verfahren ausgeführt werden kann, wenn das Programmprodukt bzw. der Datenträger in ein Steuergerät für eine Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs integriert wird. Als Datenträger bzw. als
Computerprogrammprodukt kann insbesondere ein elektrisches Speichermedium zur Anwendung kommen, beispielsweise ein Read-Only-Memory (ROM) , ein EPROM oder auch ein elektrischer Permanentspeicher wie beispielsweise eine CD-ROM oder DVD.
Weitere Merkmale, Anwendungsmöglichkeiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen der Erfindung, die in den nachfolgenden Figuren dargestellt sind. Dabei bilden alle beschriebenen oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Patentansprüchen
oder deren Rückbeziehung sowie unabhängig von ihrer Formulierung bzw. ihrer Darstellung in der Zeichnung.
Beschreibung eines Ausführungsbeispiels
Die Erfindung wird nachstehend anhand einer in den Figuren dargestellten Ausführungsform erläutert. Es zeigen Figur 1 ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens und Figur 2 eine Darstellung von Messwerten bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens .
Figur 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Bestimmen einer Heißstartsituation bei einer Brennkraftmaschine eines Kraftfahrzeugs. In einem Schritt 101 befindet sich die Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs zunächst in einem normalen Motorbetrieb. Mit anderen Worten: Das Kraftfahrzeug bzw. die Brennkraftmaschine läuft und es findet ein normaler Betriebsablauf statt. Im Schritt 102 wird davon ausgegangen, dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs beabsichtigt, die Brennkraftmaschine abzustellen. Dies kann beispielsweise durch das Drehen des Zündschlüssels geschehen. In diesem Moment wird in Schritt 102 die aktuelle Motorabstelltemperatur tmotab gespeichert. In diesem Ausführungsbeispiel entspricht die Motorabstelltemperatur tmotab der Temperatur des vom Kühlwassersensor bestimmten Kühlwassertemperatur tmot . In Schritt 103 wird der Motor bzw. die Brennkraftmaschine des Kraftfahrzeugs abgestellt. Im Schritt 104 wird erfindungsgemäß während eines Steuergerätenachlaufs der weitere Kühlwassertemperaturverlauf tmot betrachtet. Hierbei wird die maximale Motortemperatur tmotmax und der maximale Gradient tmotgradmax der Motortemperatur bzw. in diesem Ausführungsbeispiel der Kühlwassertemperatur ermittelt und gespeichert. Im Schritt 105 wird vorausgesetzt, dass der Fahrer des Kraftfahrzeugs die Brennkraftmaschine erneut
starten möchte. Hierzu wird das Steuergerät der Brennkraftmaschine vor dem Neustart initialisiert . Nach der Initialisierung des Steuergerätes vor dem Neustart in Schritt 105 wird in Schritt 106 zunächst die Temperaturdifferenz aus maximaler Motortemperatur tmotmax während des Steuergerätenachlaufs nach dem Abstellen des Motors und der Motorabstelltemperatur tmotab aus Schritt 102 gebildet. Im Weiteren wird in Schritt 106 überprüft, ob diese Temperaturdifferenz aus tmotmax und tmotab größer als eine applizierbare temperaturabhängige Schwelle oder ob der während des Steuergerätenachlaufs bestimmte maximale Gradient der Motortemperatur tmotgradmax größer als eine applizierbare temperaturabhängige Schwelle ist. Wird festgestellt, dass keiner der Schwellwerte überschritten ist, wird zu Schritt 107 übergegangen, in dem zusätzlich eine konventionelle Heißstarterkennung durchgeführt wird. Eine solche konventionelle Heißstarterkennung kann beispielsweise analog zu der in der Beschreibungseinleitung gewürdigten DE 44 35 419 AI geschehen. Wird in Schritt 107 auch bei dieser Heißstarterkennung kein Heißstart festgestellt, wird zu Schritt 108 übergegangen, in dem endgültig festgestellt wird, dass keine Heißstartsituation vorliegt. Im Schritt 109 ist das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen einer Heißstartsituation beendet . In Abhängigkeit davon, ob auf eine Heißstartsituation geschlossen wurde oder nicht, werden die entsprechenden Einstellparameter der Brennkraftmaschine verändert .
Wurde im Schritt 106 festgestellt, dass einer oder beide der temperaturabhängigen Schwellwerte überschritten wurde, wird zum Schritt 110 übergegangen. Im Schritt 110 wird nun zusätzlich überprüft, ob die Motortemperatur und/oder die Ansauglufttemperatur jeweils über einem applizierbaren Schwellwert liegt. Ist dies nicht der Fall, wird zum Schritt 108 übergegangen und entschieden, dass keine
Heißstartsituation vorliegt. Dies ist dann der Fall, wenn beispielsweise unmittelbar nach dem Abstellen des Kraftfahrzeugs ein hoher maximaler Temperaturwert tmotmax und somit ein hoher Temperaturhub (tmotmax-tmotab) und/oder ein maximaler Temperaturgradient der Motortemperatur tmotgradmax während des Steuergerätenachlaufs bestimmt wird, jedoch der Wagen im Anschluss hinreichend lange abkühlen kann, so dass die Motortemperatur und die
Ansauglufttemperatur unter die vorbestimmten Schwellwerte fallen.
Wird hingegen in Schritt 110 festgestellt, dass die Motortemperatur und/oder die Ansauglufttemperatur oberhalb von applizierbaren Schwellwerten liegen, wird auf eine Heißstartsituation geschlossen und das Verfahren schreitet mit Schritt 111 fort. Im Schritt 111 wird auf eine Heißstartsituation geschlossen. In diesem Zusammenhang kann beispielsweise im Steuergerät ein entsprechendes Heißstart- Bit gesetzt werden. Im anschließenden Schritt 109 endet wiederum das erfindungsgemäße Verfahren zum Bestimmen einer
Heißstartsituation und die Brennkraftmaschine wird mit den entsprechenden Parametern für eine Heißstartsituation gestartet .
Wurde im Schritt 107 eine Heißstartsituation erkannt, so wird zunächst zum Schritt 110 übergegangen, indem die Motortemperatur- und Ansauglufttemperaturwerte mit entsprechenden Schwellwerten verglichen werden. Stellt sich hierbei heraus, dass die Motortemperatur- und Ansauglufttemperaturwerte unterhalb von applizierbaren
Schwellwerten liegen, wird trotz dessen, dass in Schritt 107 eine Heißstartsituation erkannt wurde, im Schritt 108 endgültig auf keine Heißstartsituation entschieden.
Figur 2 zeigt eine Darstellung von Messwerten bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens . Figur 2 zeigt Drehzahl- und Temperaturmesswerte, die über der Zeit dargestellt sind. Eine Kennlinie 21 zeigt den Drehzahlverlauf nmot einer Brennkraftmaschine. Es ist erkennbar, dass die Drehzahl 21 von einem relativ hohen, konstanten Drehzahlwert nach kurzer Zeit steil auf 0 abfällt und im Weiteren bei 0 verbleibt . Dieser Zeitpunkt des steilen Drehzahlabfalls korrespondiert mit dem Abstellen der Brennkraftmaschine. Mit Kennlinie 22 ist der gemessene
Verlauf der Kühlwassertemperatur tmot der Brennkraftmaschine bezeichnet. Zusätzlich ist in Figur 2 eine Kennlinie 23 eingezeichnet, die der gemessenen Temperatur einer Hochdruckpumpe bei einer Brennkraftmaschine mit Benzindirekteinspritzung entspricht. Weiterhin dargestellt ist die Temperaturschwelle 24, die der Abstelltemperatur tmotab der Brennkraftmaschine entspricht, sowie die Temperaturschwelle 25, die der Maximaltemperatur tmotmax während des Steuergerätenachlaufs entspricht .
Es ist erkennbar, dass der Verlauf der Kühlwassertemperatur 22 nach dem Abstellen der Brennkraftmaschine zunächst steil auf einen Maximalwert 25 ansteigt, um dann stetig zu fallen. Der während des Steuergerätenachlaufs entstehende steile Anstieg des Temperaturverlaufs der Kühlwassertemperatur 22 wird durch einen maximalen Temperaturgradienten tmotgradmax, dargestellt durch Gerade 26, angenähert. Zusätzlich ergibt sich der maximale Temperaturhub 27 zwischen der Abstelltemperatur 24 (tmotab) und der maximalen Temperatur während des Steuergerätenachlaufs 25 (tmotmax) . Das erfindungsgemäße Verfahren zur Bestimmung einer Heißstartsituation basiert maßgeblich darauf, dass überprüft wird, ob der maximale Temperaturgradiant 26 (tmotgradmax) oder der maximale Temperaturhub 27 (tmotmax - tmotab) oberhalb von applizierbaren Schwellwerten liegen.
Die Kennlinie 23, die der Temperatur einer Hochdruckpumpe eines KraftstoffVersorgungssystems entspricht, zeigt deutlich, wie die Temperatur der Hochdruckpumpe nach Abstellen des Kraftfahrzeugs weiter ansteigt. Theoretisch kann die Temperatur der Hochdruckpumpe 23 maximal auf die Temperatur des Kühlwasserverlaufs 23 ansteigen. Mit fortschreitender Zeit ist in Figur 2 erkennbar, dass sich die Temperaturverläufe 22 und 23 angleichen. Mit 28 ist eine Temperaturschwelle bezeichnet, die eine Grenztemperatur der Hochdruckpumpe darstellt, ab der für die Hochdruckpumpe eine HeißstartSituation gegeben ist. Mit anderen Worten: Ab dieser Temperaturschwelle 28 erreicht die Hochdruckpumpe eine Temperatur, bei der es aufgrund von Dampfblasenbildungen im Kraftstoff zu keiner ordnungsgemäßen- Versorgung der Brennkraftmaschine mit Kraftstoff mehr kommen kann. Es ist somit ab dem Zeitpunkt tl, der durch eine senkrechte Linie gekennzeichnet ist, eine Heistartsituation für die Brennkraftmaschine mit Benzindirekteinspritzung dadurch gegeben, dass die Hochdruckpumpe die
Heißstartgrenztemperatur für die Hochdruckpumpe 28 überschritten hat .
Erfindungsgemäß wird eben gerade dieser kritische Temperaturanstieg der Hochdruckpumpe durch den bestimmten Temperaturgradienten tmotgradmax und/oder dem bestimmten maximalen Temperaturhub (tmotmax-tmotab) bestimmbar. Es hat sich bei Messungen gezeigt, dass mit dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Heißstartsituation, bedingt durch eine überhitzte Hochdruckpumpe, zuverlässig bestimmt werden kann.
Der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens erforderliche Steuergerätenachlauf bewegt sich im Rahmen der Figur 2 dargestellten Meßwerte in der Größenordnung von ca. zwei Minuten.